CN103764973B - 燃气涡轮发电设备的控制方法、燃气涡轮发电设备、含碳燃料气化炉的控制方法及含碳燃料气化炉 - Google Patents

燃气涡轮发电设备的控制方法、燃气涡轮发电设备、含碳燃料气化炉的控制方法及含碳燃料气化炉 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供能将在含碳燃料气化炉中生成的生成气体的发热量维持为恒定的燃气涡轮发电设备的控制方法、燃气涡轮发电设备、含碳燃料气化炉的控制方法及含碳燃料气化炉。其特在于具备：煤气化炉(3)，其具有将含有碳的燃料气化而做成生成气体的煤气化炉主体(3a)和设于煤气化炉主体(3a)而被导入有作为冷却介质的水的水冷壁通道(3b)；燃气涡轮燃烧器(5a)，其将生成气体燃烧而做成燃烧气体；燃气涡轮(5b)，其被由燃气涡轮燃烧器(5a)生成的燃烧气体驱动而旋转；发电机(G)，其通过驱动燃气涡轮(5b)旋转而进行发电，煤气化炉(3)根据向水冷壁通道(3b)引导的冷却介质的吸热量来控制燃料的供给量。

Description

燃气涡轮发电设备的控制方法、燃气涡轮发电设备、含碳燃料气化炉的控制方法及含碳燃料气化炉
技术领域
本发明特别涉及能将在含碳燃料气化炉中生成的生成气体的发热量维持为恒定的燃气涡轮发电设备的控制方法、燃气涡轮发电设备、含碳燃料气化炉的控制方法及含碳燃料气化炉。
背景技术
公知有这样的燃气涡轮发电设备，该燃气涡轮发电设备具备：使煤成为气体的气化炉；使在气化炉中将煤气化而得到的煤气(生成气体)燃烧的燃烧器；由从燃烧器导出的燃烧气体驱动的燃气涡轮；驱动燃气涡轮旋转而进行发电的发电机。
在专利文献1中公开有这样的燃气涡轮发电设备，该燃气涡轮发电设备根据燃烧器入口处的煤气中的气体成分的含有比例来求出煤气的发热量，从而将在气化炉中生成的煤气的发热量控制为恒定。
在专利文献2中公开有这样的燃气涡轮发电设备，该燃气涡轮发电设备使向气化炉供给的空气的供给量为大致恒定，根据发电机的实际的输出值与目标的发电机的输出设定值的差量来调整向气化炉供给的煤的供给量，从而将从气化炉导出的煤气的发热量控制为恒定。
在专利文献3及专利文献4中公开了下述内容：通过计测在气化炉中被气化的煤气的温度来修正气化炉中的氧与煤供给量之比，从而减小煤气的发热量的变动，提高燃气涡轮发电设备整体的运用性。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-18703号公报
专利文献2：日本特开2010-285564号公报
专利文献3：日本特开2002-167583号公报
专利文献4：日本特开2002-146366号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1至专利文献4所记载的发明中，根据气化炉的尾流中的煤气的性状、温度、发电机输出来控制向气化炉投入的煤的供给量，因此，在气化炉的控制方面会产生时间延迟。因此，在从气化炉导出的煤气的发热量发生较大变化的情况下，燃气涡轮可能不发火。
本发明是鉴于上述的情况而做成的，其目的在于提供一种能将在含碳燃料气化炉中生成的生成气体的发热量维持为恒定的燃气涡轮发电设备的控制方法、燃气涡轮发电设备、含碳燃料气化炉的控制方法及含碳燃料气化炉。
用于解决课题的方案
本发明的第一方案的燃气涡轮发电设备的控制方法的特征在于，所述燃气涡轮发电设备具备：含碳燃料气化炉，其具有将含碳的燃料气化而作为生成气体的气化炉主体和设于该气化炉主体而引导冷却介质的冷却介质壁；燃烧器，其使所述生成气体燃烧而作为燃烧气体；燃气涡轮，其由在该燃烧器中生成的所述燃烧气体驱动而旋转；发电机构，其通过驱动该燃气涡轮旋转而进行发电，所述含碳燃料气化炉根据由所述冷却介质壁引导的所述冷却介质的吸热量来控制所述燃料的供给量。
一般来说，在通过热分解将含碳的燃料气化的含碳燃料气化炉中，已知生成气体的组成的变化即生成气体的发热量的变化与气化炉主体内的生成气体温度的变化有相关关系。另外，还已知：在通过向气化炉主体引导冷却介质的冷却介质壁将气化炉主体覆盖的含碳燃料气化炉的情况下，随着气化炉主体内的生成气体的温度的变化，冷却介质的吸热量产生变化。
因此，在本发明的第一方案中，根据基于相对于含碳燃料气化炉的运转负载指令的、冷却介质的吸热量而向设于气化炉内的冷却介质壁供给的冷却介质的吸热量的变化，来求出生成气体的发热量的变化，从而控制向含碳燃料气化炉供给的燃料的供给量。由此，与利用从含碳燃料气化炉导出的生成气体的组成、发电机构的输出来控制向含碳燃料气化炉供给的燃料的供给量的以往的情况相比，能在早期阶段就检测到从含碳燃料气化炉导出的生成气体的发热量的变化。因此，能减少向含碳燃料气化炉投入的燃料的供给控制的时间延迟，从而使从含碳燃料气化炉导出且向燃气涡轮燃烧器引导的生成气体的发热量为大致恒定。因此，能防止燃气涡轮的不发火而进行稳定的运转，能谋求燃气涡轮发电设备的运转的稳定性。
在本发明的第一方案中，其特征在于，所述吸热量的变化根据与吸热量有相关关系的因子来求出。
根据与由冷却介质壁引导的冷却介质的吸热量有相关关系的因子来求出冷却介质的吸热量的变化。由此，能在气化炉内捕捉到生成气体的发热量的变化，能在生成气体到达设于含碳燃料气化炉的尾流的燃气涡轮燃烧器之前进行含碳燃料气化炉的控制。因此，能减少通过从含碳燃料气化炉导出的生成气体的状态、发电机构的输出来控制向含碳燃料气化炉供给的燃料的供给量的情况下产生的控制的时间延迟。因此，能够使从含碳燃料气化炉导出且向燃气涡轮燃烧器引导的生成气体的发热量为大致恒定。
在本发明的第一方案中，其特征在于，与所述吸热量有相关关系的因子是引导冷却介质的所述冷却介质壁的入口或出口的冷却介质流量的计测值、冷却介质壁入口的冷却介质温度、冷却介质壁入口的冷却介质压力、冷却介质壁出口的冷却介质的温度或冷却介质壁出口的冷却介质的压力。
将引导冷却介质的冷却介质壁的入口或出口的冷却介质流量的计测值以及冷却介质壁入口的冷却介质温度、冷却介质壁入口的冷却介质压力、冷却介质壁出口的冷却介质的温度及冷却介质壁出口的冷却介质的压力作为与吸热量有相关关系的因子来求出冷却介质的吸热量的变化。由此，能在含碳燃料气化炉内捕捉到生成气体的发热量的变动，能控制向含碳燃料气化炉供给的燃料的供给量。因此，能够使从含碳燃料气化炉导出且向燃气涡轮燃烧器引导的生成气体的发热量为大致恒定。
在本发明的第一方案中，其特征在于，具有与所述气化炉主体连接的蒸气锅筒，与所述吸热量有相关关系的因子是所述蒸气锅筒的入口供水流量或出口蒸发流量的计测值、所述蒸气锅筒的入口及出口的温度、以及所述蒸气锅筒的入口及出口的压力。
将气化炉主体和蒸气锅筒连接，将蒸气锅筒的入口供水流量或出口蒸发流量的计测值、蒸气锅筒的入口及出口的温度、以及蒸气锅筒的入口及出口的压力作为与吸热量有相关关系的因子来求出冷却介质的吸热量的变化。
在本发明的第一方案中，其特征在于，能对所述蒸气锅筒的水位级及压力进行控制，将所述蒸气锅筒的入口供水流量或所述蒸气锅筒的出口蒸气流量作为吸热量进行处理。
在蒸气锅筒中对水位级和压力进行控制的情况下，由于饱和温度为恒定，因此，能将蒸气锅筒的入口供水流量或所述蒸气锅筒的出口蒸气流量作为吸热量进行处理。
在本发明的第一方案中，其特征在于，在所述煤气化炉主体的气体的流路中具有供冷却介质流动的气化炉热交换部，与所述吸热量有相关关系的因子是所述气化炉热交换部的入口的供水流量或出口的蒸气流量、所述气化炉热交换部的入口及出口的温度、以及所述气化炉热交换部的入口及出口的压力。
在煤气化炉主体的气体的流路中设有气化炉热交换部，将气化炉热交换部的入口的供水流量或出口的蒸气流量、所述气化炉热交换部的入口及出口的温度、以及所述气化炉热交换部的入口及出口的压力作为与吸热量有相关关系的因子来求出冷却介质的吸热量的变化。
在本发明的第一方案中，其特征在于，所述吸热量的变化通过对该吸热量的实测值与该吸热量的设定值进行比较及运算来检测，而算出发热量修正系数，并基于算出的发热量修正系数来控制所述燃料的供给量。
通过对吸热量的实测值和吸热量的设定值进行比较及运算来检测吸热量的变化，而算出发热量修正系数。然后，基于算出的发热量修正系数来控制燃料的供给量。
在本发明的第一方案中，其特征在于，所述吸热量的设定值是相对于运转负载的函数。另外，在上述发明中，所述运转负载是设备负载指令、发电机构输出指令或气化炉负载指令。
吸热量设定值根据在煤气化炉3中生成的生成气体的发热量稳定时的吸热量与运转负载的关系来决定。
本发明的第二方案的燃气涡轮发电设备的特征在于，具备：含碳燃料气化炉，其具有将含碳的燃料气化而作为生成气体的气化炉主体和设于该气化炉主体而引导冷却介质的冷却介质壁；燃烧器，其使所述生成气体燃烧而作为燃烧气体；燃气涡轮，其由在该燃烧器中生成的所述燃烧气体驱动而旋转；发电机构，其通过驱动该燃气涡轮旋转而进行发电；控制机构，其根据由所述冷却介质壁引导的所述冷却介质的吸热量来控制向所述含碳燃料气化炉供给的所述燃料的供给量。
本发明的第三方案的含碳燃料气化炉的控制方法的特征在于，所述含碳燃料气化炉具有将含碳的燃料气化而作为生成气体的气化炉主体和设于该气化炉主体而引导冷却介质的冷却介质壁，所述含碳燃料气化炉根据由所述冷却介质壁引导的所述冷却介质的吸热量来控制所述燃料的供给量。
本发明的第四方案的含碳燃料气化炉的特征在于，具备：气化炉主体，其将含碳的燃料气化而作为生成气体；冷却介质壁，其设于该气化炉主体而引导冷却介质；控制机构，其根据由所述冷却介质壁引导的所述冷却介质的吸热量来控制供给的所述燃料的供给量。
发明效果
根据基于相对于含碳燃料气化炉的运转负载指令的、冷却介质的吸热量而向设于气化炉内的冷却介质壁供给的冷却介质的吸热量的变化，来求出生成气体的发热量的变化，从而控制向含碳燃料气化炉供给的燃料的供给量。由此，与利用从含碳燃料气化炉导出的生成气体的组成、发电机构的输出来控制向含碳燃料气化炉供给的燃料的供给量的以往的情况相比，能在早期阶段就捕捉到从含碳燃料气化炉导出的生成气体的发热量的变化。因此，能减少向含碳燃料气化炉投入的燃料的供给控制的时间延迟，从而使从含碳燃料气化炉导出且向燃气涡轮燃烧器引导的生成气体的发热量为大致恒定。因此，能防止燃气涡轮的不发火而进行稳定的运转，能谋求燃气涡轮发电设备的运转的稳定性。
附图说明
图1是具备本发明的第一实施方式的煤气化炉的煤气化复合发电设备的概略结构图。
图2是表示图1所示的煤气化炉的生成气体的发热量修正方法的框图。
图3是表示热交换部中的冷却介质的吸热量与煤气化炉的运转负载的关系的坐标图。
图4是具备本发明的第二实施方式的煤气化炉的煤气化复合发电设备的概略结构图。
图5是具备本发明的第三实施方式的煤气化炉的煤气化复合发电设备的概略结构图。
具体实施方式
以下，参照图1说明应用了本发明的煤气化炉主体的煤气化复合发电设备的第一实施方式。
图1是具备本实施方式的煤气化炉主体的煤气化复合发电设备的概略结构图。
如图1所示，煤气化复合发电设备(IGCC；IntegratedCoalGasificationCombinedCycle)1主要具备：将煤(含碳的燃料)气化的煤气化炉(含碳燃料气化炉)3；对从煤气化炉3导出的生成气体进行引导的燃气涡轮设备5；通过驱动与燃气涡轮设备5的燃气涡轮5b连接于同一旋转轴5d上的蒸气涡轮(未图示)及燃气涡轮5b旋转而进行发电的发电机G；对通过了燃气涡轮设备5的燃烧气体进行引导的废热回收锅炉(HRSG)11。
在煤气化炉3的上游侧设有向煤气化炉3供给煤粉(燃料)的煤供给设备(未图示)。该煤供给设备具备将原料碳粉碎而做成几μm～几百μm的煤粉的粉碎机(未图示)。利用该粉碎机粉碎所得到的煤粉贮存在多个料斗(未图示)中。
贮存在各料斗中的煤粉每次恒定量地与从空气分离装置(未图示)供给的氮一起向煤气化炉3输送。
煤气化炉3具备：以使气体从下方向上方流动的方式形成的煤气化炉主体(气化炉主体)3a；内置煤气化炉主体3a的水冷壁通道(冷却介质壁)3b。需要说明的是，冷却介质壁不限于水冷壁通道，也可以为在水冷套、气体的流路中具备热交换器的结构。
煤气化炉主体3a由引导水作为冷却介质的水冷壁通道3b将外周覆盖，从其下方设有燃烧室13及还原器14。燃烧室13使煤粉及炭的一部分燃烧，其余是通过热分解而作为挥发成分(一氧化碳、氢、低级烃)放出的部分。燃烧室13采用喷射床。但是，也可以为流动床式、固定床式。
在燃烧室13及还原器14分别设有燃烧室喷嘴(未图示)及还原器喷嘴(未图示)，从煤供给设备对这些喷嘴供给煤粉。
来自未图示的空气升压机的空气与在空气分离装置中分离出的氧一起作为气化剂(氧化剂)向燃烧室喷嘴供给。这样，向燃烧室喷嘴供给氧浓度被调整了的空气。
在还原器14中，通过来自燃烧室13的高温气体将煤粉气化。由此，由煤粉生成一氧化碳、氢等成为气体燃料的煤气化气体即生成气体。煤气化反应是煤粉及炭中的碳与高温气体中的二氧化碳及水分反应而生成一氧化碳、氢的吸热反应。
在煤气化炉主体3a中，使煤粉与从设于燃气涡轮设备5的空气压缩机5c供给的供给空气发生反应而产生生成气体(煤气化气体)。具体而言，在煤气化炉主体3a的下游侧设有热交换部3c，在热交换部3c设置有多个热交换器(未图示)。在该热交换部3c中，从由还原器14导入的高温气体获得显热，使被导入至热交换器的水作为蒸气产生。
通过了热交换部3c的生成气体被导向炭回收装置9。该炭回收装置9具备多孔过滤器(未图示)，使生成气体通过多孔过滤器，由此将混杂在生成气体中的炭捕捉并回收。被捕捉得到的炭堆积在多孔过滤器中而形成炭层。在炭层中，生成气体包含的Na成分、K成分冷凝，结果在炭回收装置9中也能除去Na成分及K成分。
这样回收的炭与在空气分离装置中分离出的氮一起向煤气化炉3的燃烧室喷嘴送回而进行循环。需要说明的是，与炭一起向燃烧室喷嘴送回的Na成分、K成分最终与熔融的煤粉的灰一起从煤气化炉主体3a的下方排出。熔融排出的灰遇水骤冷、被粉碎而成为玻璃状的碎渣。
通过了炭回收装置9后的生成气体中除了含有一氧化碳、氢、硫化氢之外还含有硫化羰这样的硫化合物。因此，为了除去这些硫化合物，将生成气体向气体精炼装置10引导而进行精炼。在气体精炼装置10中精炼后的生成气体作为燃料气体向燃气涡轮设备5的燃气涡轮燃烧器5a输送。
燃气涡轮设备5具备：使作为燃料气体的生成气体燃烧的燃气涡轮燃烧器5a；由生成气体在燃气涡轮燃烧器5a中燃烧而产生的燃烧气体驱动而旋转的燃气涡轮5b；向燃气涡轮燃烧器5a送出高压空气的空气压缩机5c。燃气涡轮5b和空气压缩机5c由同一旋转轴5d连接，由空气压缩机5c压缩后的空气除了燃气涡轮燃烧器5a之外也被导向前述的空气升压机。通过了燃气涡轮5b后的燃烧气体被导向废热回收锅炉11。
另外，与燃气涡轮设备5同样地在旋转轴5d上连接有蒸气涡轮，成为所谓的单轴式的复合系统。从煤气化炉3及废热回收锅炉11向蒸气涡轮供给高压蒸气。需要说明的是，不限于单轴式的复合系统，也可以是两轴式的复合系统。
在由燃气涡轮5b及蒸气涡轮驱动的旋转轴5d上设有输出电力的发电机G。需要说明的是，关于发电机G的配置位置，只要能从旋转轴5d获得电力即可，可以为任意位置。
通过了燃气涡轮5b后的燃烧气体被导向废热回收锅炉11而产生向蒸气涡轮供给的蒸气。产生了蒸气的燃烧气体被从废热回收锅炉11向烟囱12引导，从烟囱12向大气放出。
接下来，说明具备上述结构的煤气化炉3的煤气化复合发电设备(燃气涡轮发电设备)1的动作。
原料炭在由粉碎机粉碎之后向料斗引导并贮存。贮存在料斗中的煤粉与在空气分离装置中分离出的氮一起向煤气化炉3的还原器喷嘴及燃烧室喷嘴供给。而且，不仅将煤粉向燃烧室喷嘴供给，而且将在炭回收装置9中回收的炭向燃烧室喷嘴供给。
作为燃烧室喷嘴的燃烧用气体，使用向通过空气升压机使从设于燃气涡轮设备5的空气压缩机5c抽出的压缩空气进一步升压的压缩空气中添加了在空气分离装置中分离出的氧所得到的空气。在燃烧室13中，利用燃烧用空气使煤粉及炭的一部分燃烧，其余部分被热分解为挥发成分(一氧化碳、氢、低级烃)。
在还原器14中，从还原器喷嘴供给来的煤粉及在燃烧室13内中放出了挥发成分后的炭通过从燃烧室13上升来的高温气体而气化，生成一氧化碳、氢等可燃性的生成气体。
通过了还原器14的生成气体的热量由在煤气化炉3的水冷壁通道3b中流动的水吸收，向设于煤气化炉主体3a的下游侧的热交换部3c引导。被引导至热交换部3c的生成气体对各热交换器赋予其显热而产生蒸气。在热交换部3c中产生的蒸气主要用于驱动蒸气涡轮。通过了热交换部3c后的生成气体被向炭回收装置9引导而回收炭。生成气体中的Na成分及K成分在此冷凝而被炭吸入。包含回收的Na成分及K成分的炭被向煤气化炉主体3a送回。
通过了炭回收装置9后的生成气体被导向设于燃气涡轮设备5的燃气涡轮燃烧器5a，与从空气压缩机5c供给的压缩空气一起燃烧。利用由该燃烧产生的燃烧气体驱动燃气涡轮5b旋转，从而旋转轴5d进行驱动。
通过了燃气涡轮5b后的燃烧气体被导向废热回收锅炉11，利用该燃烧气体的废热来产生蒸气。在废热回收锅炉11中产生的蒸气主要用于蒸气涡轮的旋转驱动。
蒸气涡轮由来自煤气化炉3的蒸气及来自废热回收锅炉11的蒸气驱动而旋转，从而对燃气涡轮设备5的旋转轴5d进行驱动。由蒸气涡轮产生的旋转轴5d的旋转力经由发电机G而转换为电力输出。
接下来，参照图4说明应用了本发明的煤气化炉主体的煤气化复合发电设备的第二实施方式。
图4表示煤气化炉3的结构。该第二实施方式为在图1所示的第一实施方式的煤气化炉3中具有蒸气锅筒3d的结构。其他结构与图1所示的第一实施方式相同，因此，对于同一构成要素标注同一符号并省略其说明。
在煤气化炉3具有蒸气锅筒3d的结构中，作为冷却介质的水向蒸气锅筒3d供给，在蒸气锅筒3d和水冷壁通道3b及热交换部3c中循环，仅在水冷壁通道3b及热交换部3c中获得生成气体的显热而产生的蒸气从蒸气锅筒3d向尾流引导，产生的蒸气主要用于驱动蒸气涡轮。
接下来，参照图5说明应用了本发明的煤气化炉主体的煤气化复合发电设备的第三实施方式。
图5表示煤气化炉3的结构。该第三实施方式是在图1所示的第一实施方式的煤气化炉主体3a的气体流路中具有供作为冷却介质的水流动的气化炉热交换部3e的结构。需要说明的是，在气化炉热交换部3e设置有多个热交换器(未图示)。另外，煤气化炉3也可以具有水冷壁通道3b。其他的结构与图1所示的第一实施方式相同，因此，对于同一构成要素标注同一符号并省略其说明。
接下来，参照图1～图5说明上述的煤气化复合发电设备1的煤气化炉3的控制方法。
图2是表示在图1、图4及图5所示的煤气化炉3中生成的生成气体的发热量修正方法的框图。图3是纵轴表示在煤气化炉3的水冷壁通道3b通过的水的吸热量、横轴表示煤气化炉3的运转负载指令的坐标图。在此，图3的吸热量设定值表示在煤气化炉3中生成的生成气体的发热量稳定时的吸热量与运转负载的关系。
利用设于向煤气化炉3供给煤粉的供给配管(未图示)上的、对向煤气化炉3供给的煤粉投入量(燃料供给量)进行调节的煤粉流量阀(未图示)，来调节向煤气化炉3供给的煤粉的煤粉投入量。
该煤粉流量阀利用设于煤气化炉3的控制器(未图示)，根据向煤气化炉3的水冷壁通道3b引导的水的吸热量来控制向煤气化炉3供给的煤粉的投入量。
具体而言，控制器(控制机构)利用发电机G的输出设定值如图2所示那样算出煤气化炉输入指令值(气化炉输入指令值)。另外，根据图3的坐标图求出相对于煤气化炉3的运转负载指令的、水的吸热量设定值即冷却介质吸热量设定值。
另外，在图1所示的第一实施方式中，计测煤气化炉3的水冷壁通道3b的入口的供水流量计或出口的蒸气流量计、水冷壁通道3b的入口及出口的水的温度、水冷壁通道3b的入口及出口的压力。
在此，如图4所示的第二实施方式那样，在煤气化炉3具有蒸气锅筒3d的结构中，计测蒸气锅筒3d的入口的供水流量或出口的蒸气流量、蒸气锅筒3d的入口及出口的温度、蒸气锅筒3d的入口及出口的压力。
另外，如图5所示的第三实施方式那样，在煤气化炉主体3a的气体的流路中具有供作为冷却介质的水流动的气化炉热交换部3e的结构中，计测气化炉热交换部3e的入口的供水流量或出口的蒸气流量、气化炉热交换部3e的入口及出口的温度、气化炉热交换部3e的入口及出口的压力。
使用这些计测出的水的出入口温度差、水的入口或出口的流量、水的出入口压力、比热，算出图2所示的水的实际的吸热量即冷却介质吸热量。即，吸热量通过焓的变化量乘以流量而算出。为了求出该焓变化量，需要分别求出入口、出口的焓，因此，需要出入口的温度、出入口的压力、比热。而且，关于流量，入口或出口的任一方均可。但是，在具有蒸气锅筒3d的结构中，在控制蒸气锅筒3d的水位级及压力的情况下，饱和温度为恒定，因此，能将蒸气锅筒3d的入口供水流量或蒸气锅筒3d的出口蒸气流量作为吸热量进行处理。通过对该算出的冷却介质吸热量和根据图3的坐标图求出的冷却介质吸热量设定值进行比较能检测出吸热量的变化，因此，通过对吸热量的实测值和吸热量的设定值进行比较及运算来算出发热量修正系数。
利用这样求出的发热量修正系数来修正前述的煤气化炉输入指令值，从而算出向煤气化炉3投入的煤粉的投入量。煤粉流量阀的开度被控制成向煤气化炉3中投入算出的煤粉投入量。
如以上所述，根据本实施方式的煤气化复合发电设备1及其控制方法，起到以下的作用效果。
根据基于相对于煤气化炉(含碳燃料气化炉)3的运转负载指令的、向煤气化炉3的水冷壁通道(冷却介质壁)3b引导的水(冷却介质)的吸热量而向水冷壁通道3b供给的水的吸热量的变化，求出生成气体的发热量的变化，从而控制向煤气化炉3供给的煤粉的投入量。由此，与利用从煤气化炉3导出的生成气体的组成、发电机(发电机构)G的输出来控制向煤气化炉3供给的煤粉的投入量的以往的情况相比，能在早期阶段就捕捉到从煤气化炉3导出的生成气体的发热量的变化。因此，能减少向煤气化炉3投入的煤粉的投入控制的时间延迟，能使从煤气化炉3导出的生成气体的组成、向燃气涡轮设备5的燃气涡轮燃烧器5a引导的生成气体的发热量为大致恒定。因此，能防止燃气涡轮5b的不发火而进行稳定的运转，能谋求煤气化复合发电设备(燃气涡轮发电设备)1的运转的稳定性。
根据与向煤气化炉3引导的水的吸热量有相关关系的因子，求出水的吸热量的变化。由此，能在生成气体到达设于煤气化炉3的尾流的燃气涡轮燃烧器5a之前进行煤气化炉3的控制。因此，能减少在利用从煤气化炉3导出的生成气体的状态、发电机G的输出来控制向煤气化炉3供给的煤粉的投入量的情况下产生的控制的时间延迟。因此，能够使从煤气化炉3导出且向燃气涡轮燃烧器5a引导的生成气体的发热量为大致恒定。
将煤气化炉3的水冷壁通道3b的入口的供水流量计或出口的蒸气流量计、水冷壁通道3b的入口及出口的水的温度、水冷壁通道3b的入口及出口的压力作为与吸热量有相关关系的因子来求出水的吸热量。由此，能在早期阶段就捕捉到从煤气化炉3导出的生成气体的发热量的变动，控制向煤气化炉3投入的煤粉的投入量。因此，能够使从煤气化炉3导出且向燃气涡轮燃烧器5a引导的生成气体的发热量为大致恒定。
但是，如图4所示的第二实施方式那样，在煤气化炉3具有蒸气锅筒3d的结构中，将蒸气锅筒3d的入口的供水流量或出口的蒸气流量、蒸气锅筒3d的入口及出口的温度、蒸气锅筒3d的入口及出口的压力作为与吸热量有相关关系的因子来求出吸热量。而且，在具有蒸气锅筒3d的结构中，在控制蒸气锅筒3d的水位级及压力的情况下，饱和温度为恒定，因此，能利用蒸气锅筒3d的入口供水流量或蒸气锅筒3d的出口蒸气流量作为吸热量进行处理。
另外，如图5所示的第三实施方式那样，在煤气化炉主体3a的气体的流路中具有接受水流动的气化炉热交换部3e的结构中，将气化炉热交换部3e的入口的供水流量或出口的蒸气流量、气化炉热交换部3e的入口及出口的温度、气化炉热交换部3e入口及出口的压力作为与吸热量有相关关系的因子来求出吸热量。
需要说明的是，在本实施方式的图3中所示的表示冷却介质的吸热量与煤气化炉3的运转负载的关系的坐标图也可以根据煤(煤粉)的性状(种类)、向煤气化炉3供给的气化剂的投入量来修正。
另外，也可以代替煤气化炉3的运转负载，设为燃气涡轮5b的输出、煤气化复合发电设备1整体的运转负载。
而且，在本实施方式中，说明了使用煤(煤粉)作为燃料，但也可以为含碳的灰尘、废轮胎。
符号说明
1煤气化复合发电设备(燃气涡轮发电设备)
3煤气化炉(含碳燃料气化炉)
3a煤气化炉主体(气化炉主体)
3b水冷壁通道(冷却介质壁)
3c热交换部
3d蒸气锅筒
3e气化炉热交换部
5燃气涡轮设备
5a燃气涡轮燃烧器(燃烧器)
5b燃气涡轮
5c空气压缩机
5d旋转轴
9炭回收装置
10气体精炼装置
11废热回收锅炉
12烟囱
13燃烧室
14还原器
G发电机(发电机构)

Claims (20)

1.一种燃气涡轮发电设备的控制方法，其特征在于，
所述燃气涡轮发电设备具备：
含碳燃料气化炉，其具有将含碳的燃料气化而作为生成气体的气化炉主体和设于该气化炉主体而引导冷却介质的冷却介质壁；
燃烧器，其使所述生成气体燃烧而作为燃烧气体；
燃气涡轮，其由在该燃烧器中生成的所述燃烧气体驱动而旋转；
发电机构，其通过驱动该燃气涡轮旋转而进行发电，
所述含碳燃料气化炉根据由所述冷却介质壁引导的所述冷却介质的吸热量来控制所述燃料的供给量，
所述吸热量的变化根据与吸热量有相关关系的因子来求出，
与所述吸热量有相关关系的因子是引导所述冷却介质的所述冷却介质壁的入口或出口的所述冷却介质流量、所述冷却介质壁的入口及出口的所述冷却介质温度、以及所述冷却介质壁的入口及出口的所述冷却介质压力。
2.一种燃气涡轮发电设备的控制方法，其特征在于，
所述燃气涡轮发电设备具备：
含碳燃料气化炉，其具有将含碳的燃料气化而作为生成气体的气化炉主体和设于该气化炉主体而引导冷却介质的冷却介质壁；
燃烧器，其使所述生成气体燃烧而作为燃烧气体；
燃气涡轮，其由在该燃烧器中生成的所述燃烧气体驱动而旋转；
发电机构，其通过驱动该燃气涡轮旋转而进行发电，
所述含碳燃料气化炉根据由所述冷却介质壁引导的所述冷却介质的吸热量来控制所述燃料的供给量，
所述吸热量的变化根据与吸热量有相关关系的因子来求出，
具有与所述气化炉主体连接的蒸气锅筒，
与所述吸热量有相关关系的因子是所述蒸气锅筒的入口供水流量或出口蒸气流量、所述蒸气锅筒的入口供水温度及出口蒸气温度、以及所述蒸气锅筒的入口供水压力及出口蒸气压力。
3.根据权利要求2所述的燃气涡轮发电设备的控制方法，其特征在于，
对所述蒸气锅筒的水位级及压力进行控制，
将所述蒸气锅筒的入口供水流量或所述蒸气锅筒的出口蒸气流量作为吸热量进行处理。
4.一种燃气涡轮发电设备的控制方法，其特征在于，
所述燃气涡轮发电设备具备：
含碳燃料气化炉，其具有将含碳的燃料气化而作为生成气体的气化炉主体和设于该气化炉主体而引导冷却介质的冷却介质壁；
燃烧器，其使所述生成气体燃烧而作为燃烧气体；
燃气涡轮，其由在该燃烧器中生成的所述燃烧气体驱动而旋转；
发电机构，其通过驱动该燃气涡轮旋转而进行发电，
所述含碳燃料气化炉根据由所述冷却介质壁引导的所述冷却介质的吸热量来控制所述燃料的供给量，
所述吸热量的变化根据与吸热量有相关关系的因子来求出，
在所述气化炉主体的气体的流路中具有供冷却介质流动的气化炉热交换部，
与所述吸热量有相关关系的因子是所述气化炉热交换部的入口的供水流量或出口的蒸气流量、所述气化炉热交换部的入口及出口的温度、以及所述气化炉热交换部的入口及出口的压力。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的燃气涡轮发电设备的控制方法，其特征在于，
所述吸热量的变化通过对该吸热量的实测值与该吸热量的设定值进行比较及运算来检测，而算出发热量修正系数，并基于算出的所述发热量修正系数来控制所述燃料的供给量。
6.根据权利要求5所述的燃气涡轮发电设备的控制方法，其特征在于，
所述吸热量的设定值是相对于运转负载的函数。
7.根据权利要求6所述的燃气涡轮发电设备的控制方法，其特征在于，
所述运转负载是设备负载指令、发电机输出指令或气化炉负载指令。
8.一种燃气涡轮发电设备，其特征在于，具备：
含碳燃料气化炉，其具有将含碳的燃料气化而作为生成气体的气化炉主体和设于该气化炉主体而引导冷却介质的冷却介质壁；
燃烧器，其使所述生成气体燃烧而作为燃烧气体；
燃气涡轮，其由在该燃烧器中生成的所述燃烧气体驱动而旋转；
发电机构，其通过驱动该燃气涡轮旋转而进行发电；
控制机构，其根据由所述冷却介质壁引导的所述冷却介质的吸热量，来控制向所述含碳燃料气化炉供给的所述燃料的供给量，
所述吸热量的变化根据与吸热量有相关关系的因子来求出，
与所述吸热量有相关关系的因子是引导所述冷却介质的所述冷却介质壁的入口或出口的所述冷却介质流量、所述冷却介质壁的入口及出口的所述冷却介质温度、以及所述冷却介质壁的入口及出口的所述冷却介质压力。
9.一种燃气涡轮发电设备，其特征在于，具备：
含碳燃料气化炉，其具有将含碳的燃料气化而作为生成气体的气化炉主体和设于该气化炉主体而引导冷却介质的冷却介质壁；
燃烧器，其使所述生成气体燃烧而作为燃烧气体；
燃气涡轮，其由在该燃烧器中生成的所述燃烧气体驱动而旋转；
发电机构，其通过驱动该燃气涡轮旋转而进行发电；
控制机构，其根据由所述冷却介质壁引导的所述冷却介质的吸热量，来控制向所述含碳燃料气化炉供给的所述燃料的供给量，
所述吸热量的变化根据与吸热量有相关关系的因子来求出，
具有与所述气化炉主体连接的蒸气锅筒，
与所述吸热量有相关关系的因子是所述蒸气锅筒的入口供水流量或出口蒸气流量、所述蒸气锅筒的入口供水温度及出口蒸气温度、以及所述蒸气锅筒的入口供水压力及出口蒸气压力。
10.一种燃气涡轮发电设备，其特征在于，具备：
含碳燃料气化炉，其具有将含碳的燃料气化而作为生成气体的气化炉主体和设于该气化炉主体而引导冷却介质的冷却介质壁；
燃烧器，其使所述生成气体燃烧而作为燃烧气体；
燃气涡轮，其由在该燃烧器中生成的所述燃烧气体驱动而旋转；
发电机构，其通过驱动该燃气涡轮旋转而进行发电；
控制机构，其根据由所述冷却介质壁引导的所述冷却介质的吸热量，来控制向所述含碳燃料气化炉供给的所述燃料的供给量，
所述吸热量的变化根据与吸热量有相关关系的因子来求出，
在所述气化炉主体的气体的流路中具有供冷却介质流动的气化炉热交换部，
与所述吸热量有相关关系的因子是所述气化炉热交换部的入口的供水流量或出口的蒸气流量、所述气化炉热交换部的入口及出口的温度、以及所述气化炉热交换部的入口及出口的压力。
11.一种含碳燃料气化炉的控制方法，其特征在于，
所述含碳燃料气化炉具有将含碳的燃料气化而作为生成气体的气化炉主体和设于该气化炉主体而引导冷却介质的冷却介质壁，
所述含碳燃料气化炉根据由所述冷却介质壁引导的所述冷却介质的吸热量来控制所述燃料的供给量，
所述吸热量的变化根据与吸热量有相关关系的因子来求出，
与所述吸热量有相关关系的因子是引导所述冷却介质的所述冷却介质壁的入口或出口的所述冷却介质流量、所述冷却介质壁的入口及出口的所述冷却介质温度、以及所述冷却介质壁的入口及出口的所述冷却介质压力。
12.一种含碳燃料气化炉的控制方法，其特征在于，
所述含碳燃料气化炉具有将含碳的燃料气化而作为生成气体的气化炉主体和设于该气化炉主体而引导冷却介质的冷却介质壁，
所述含碳燃料气化炉根据由所述冷却介质壁引导的所述冷却介质的吸热量来控制所述燃料的供给量，
所述吸热量的变化根据与吸热量有相关关系的因子来求出，
具有与所述气化炉主体连接的蒸气锅筒，
与所述吸热量有相关关系的因子是所述蒸气锅筒的入口供水流量或出口蒸气流量、所述蒸气锅筒的入口供水温度及出口蒸气温度、以及所述蒸气锅筒的入口供水压力及出口蒸气压力。
13.根据权利要求12所述的含碳燃料气化炉的控制方法，其特征在于，
对所述蒸气锅筒的水位级及压力进行控制，
将所述蒸气锅筒的入口供水流量或所述蒸气锅筒的出口蒸气流量作为吸热量进行处理。
14.一种含碳燃料气化炉的控制方法，其特征在于，
所述含碳燃料气化炉具有将含碳的燃料气化而作为生成气体的气化炉主体和设于该气化炉主体而引导冷却介质的冷却介质壁，
所述含碳燃料气化炉根据由所述冷却介质壁引导的所述冷却介质的吸热量来控制所述燃料的供给量，
所述吸热量的变化根据与吸热量有相关关系的因子来求出，
在所述气化炉主体的气体的流路中具有供冷却介质流动的气化炉热交换部，
与所述吸热量有相关关系的因子是所述气化炉热交换部的入口的供水流量或出口的蒸气流量、所述气化炉热交换部的入口及出口的温度、以及所述气化炉热交换部的入口及出口的压力。
15.根据权利要求11～14中任一项所述的含碳燃料气化炉的控制方法，其特征在于，
所述吸热量的变化通过对该吸热量的实测值与该吸热量的设定值进行比较及运算来检测，而算出发热量修正系数，并基于算出的所述发热量修正系数来控制所述燃料的供给量。
16.根据权利要求15所述的含碳燃料气化炉的控制方法，其特征在于，
所述吸热量的设定值是相对于运转负载的函数。
17.根据权利要求16所述的含碳燃料气化炉的控制方法，其特征在于，
所述运转负载是设备负载指令、发电机输出指令或气化炉负载指令。
18.一种含碳燃料气化炉，其特征在于，具备：
气化炉主体，其将含碳的燃料气化而作为生成气体；
冷却介质壁，其设于该气化炉主体而引导冷却介质；
控制机构，其根据由所述冷却介质壁引导的所述冷却介质的吸热量来控制供给的所述燃料的供给量，
所述吸热量的变化根据与吸热量有相关关系的因子来求出，
与所述吸热量有相关关系的因子是引导所述冷却介质的所述冷却介质壁的入口或出口的所述冷却介质流量、所述冷却介质壁的入口及出口的所述冷却介质温度、以及所述冷却介质壁的入口及出口的所述冷却介质压力。
19.一种含碳燃料气化炉，其特征在于，具备：
气化炉主体，其将含碳的燃料气化而作为生成气体；
冷却介质壁，其设于该气化炉主体而引导冷却介质；
控制机构，其根据由所述冷却介质壁引导的所述冷却介质的吸热量来控制供给的所述燃料的供给量，
所述吸热量的变化根据与吸热量有相关关系的因子来求出，
具有与所述气化炉主体连接的蒸气锅筒，
与所述吸热量有相关关系的因子是所述蒸气锅筒的入口供水流量或出口蒸气流量、所述蒸气锅筒的入口供水温度及出口蒸气温度、以及所述蒸气锅筒的入口供水压力及出口蒸气压力。
20.一种含碳燃料气化炉，其特征在于，具备：
气化炉主体，其将含碳的燃料气化而作为生成气体；
冷却介质壁，其设于该气化炉主体而引导冷却介质；
控制机构，其根据由所述冷却介质壁引导的所述冷却介质的吸热量来控制供给的所述燃料的供给量，
所述吸热量的变化根据与吸热量有相关关系的因子来求出，
在所述气化炉主体的气体的流路中具有供冷却介质流动的气化炉热交换部，
与所述吸热量有相关关系的因子是所述气化炉热交换部的入口的供水流量或出口的蒸气流量、所述气化炉热交换部的入口及出口的温度、以及所述气化炉热交换部的入口及出口的压力。
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